Točkasto zavarivanjekorištenje lasera je moguće i nudi nekoliko potencijalnih prednosti u odnosu na konvencionalno točkasto zavarivanje električnom strujom. Ali ostaje pitanje - mogu li se tehnike temeljene na laseru doista mjeriti ili nadmašiti brzu i masovnu proizvodnju tradicionalnih metoda točkastog zavarivanja koje se koriste za karoserije automobila, jezičke akumulatora i druge velike metalne sklopove? Ispitajmo tehnologiju, prednosti i ograničenja kada je u pitanju lasersko točkasto zavarivanje.
Kako radi lasersko točkasto zavarivanje
Poput standardnog otpornog točkastog zavarivanja, lasersko točkasto zavarivanje fokusira toplinski intenzitet na malo precizno područje kako bi spojio metalne ploče u samo djeliću sekunde. No umjesto korištenja električne struje putem vrhova elektroda, laseri koncentriraju velike količine optičke energije za brzo topljenje i spajanje metala.[1]
Veličine točaka manje od 2 milimetra omogućuju precizan prijenos energije visoke gustoće u slojevite čelične ploče. Ovo stvara grumen zavara koji spaja metalne slojeve u presjeku laserske zrake unutar milisekundi.[2]
Zbog precizne kontrole i brze obrade, laser može uložiti dovoljno energije za stvaranje točkastih zavara do 2 mm dubine u ugljičnim čelicima za manje od 10 sekundi koristeći samo 2 kilovata vlaknasti laser.[3] Ova kombinacija brzine, gustoće i dubine čini laser realističnom opcijom za točkasto zavarivanje komponenti velikog volumena.
Prednosti u odnosu na standardno otporno točkasto zavarivanje
Lasersko točkasto zavarivanje ima nekoliko prednosti koje proizlaze iz toga što je optički, a ne električni postupak:
- Elektrode nisu potrebne
Laseri eliminiraju skupe elektrode sklone habanju, a istovremeno omogućuju beskontaktnu obradu. Ovo također smanjuje trenje i oznake udubljenja elektroda na gotovim dijelovima.[4]
- Veze veće čvrstoće
Laser proizvodi zavare do 30% veće vlačne čvrstoće koji imaju manje mikropukotina ili problema s poroznošću uobičajenih kod otpornog točkastog zavarivanja.[5]
- Radi s novim materijalima
Laseri mogu uspješno točkasto zavarivati egzotične metale poput magnezija ili aluminija koji predstavljaju probleme s električnom vodljivošću i konzistencijom materijala za standardno točkasto zavarivanje.[6]
- Poboljšana kontrola/dijagnostika procesa
Laseri nude vrhunski nadzor, kontrolu i potvrdu kvalitete. Parametri kao što su kutovi snopa, trajanje impulsa ili točka fokusa precizno podešavaju zavare.[7] A metode poput infracrvene termografije bolje vizualiziraju protok topline u stvarnom vremenu.[8]
Dakle, laseri predstavljaju jasne prednosti bilo da dugoročno proširuju ili zamjenjuju standardne operacije točkastog zavarivanja. Ali ostvarivanje ovih prednosti ovisi o rješavanju nekih preostalih ograničenja.
Preostala ograničenja s laserskim točkastim zavarivanjem
Iako obećava, tehnologija laserskog točkastog zavarivanja i dalje se suočava s preprekama oko:
- Trošak
Viša cijena laserske opreme može spriječiti usvajanje promjena na aktivnim proizvodnim linijama. Kratkoročni ROI ostaje izazov.[9]
- Brzina
Standardno točkasto zavarivanje postiže izuzetno visoku propusnost koja do sada nije bila usporediva s laserskim metodama. Laseri trenutno rade s otprilike 20% nižim stopama - iako se stalno poboljšanje nastavlja.[10]
- Neuravnoteženost dijagnostike
Dok je samo lasersko praćenje superiorno, desetljećima vrijedna mjeriteljska metoda otpornog točkastog zavarivanja za kontrolu kvalitete dobro je uspostavljena. Ekvivalentni standardi, specifikacije i postupci ispitivanja ostaju u ranijim fazama razvoja laserskih metoda.[9]
Stoga se napredna dijagnostika mora proširiti zajedno s poboljšanjima u brzini i oblikovanju snopa kako bi se bolje replicirali standardni procesi u velikom obimu. Ali dugoročni tehnički potencijal još uvijek daje prednost laseru koji postiže iste ili veće brzine ciklusa.
Izgledi za lasersko točkasto zavarivanje
S ključnim prednostima u kvaliteti zavara, fleksibilnosti i dijagnostici, usvajanje laserskog točkastog zavarivanja će se proširiti - posebno tamo gdje novi materijali zahtijevaju promjenu. Jedna analiza pokazuje da je automobilski sektor potaknuo rast od preko 50% u prodaji opreme za lasersko zavarivanje od 2020. do 2025. kako se povećava upotreba lakših metala.[11]
A proizvodnja baterija također potiče veliki napredak za lasersko točkasto zavarivanje bakrenih ploča i folija gdje se javljaju problemi s električnim kontaktom. Dakle, dok ograničenja vezana uz integraciju naslijeđene proizvodnje ostaju, tehnički zamah laserskog točkastog zavarivanja podupire dugoročnu stabilniju penetraciju velikog volumena kako bi se poboljšala kvaliteta i produktivnost.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju automatskog laserskog stroja za oblaganje, brzog laserskog stroja za oblaganje, stroja za lasersko kaljenje, stroja za lasersko zavarivanje i opreme za laserski 3D ispis. Naši proizvodi su isplativi i prodaju se u zemlji i inozemstvu. Ako ste zainteresirani za naše proizvode, kontaktirajte nas nabob@gshenglaser.com.
Reference:
[1] Ready, JF Industrijske primjene lasera. Akademski tisak. 2003. 25. travnja str. 468
[2] Ion JC. Laserska obrada inženjerskih materijala: principi, postupak i industrijska primjena. Butterworth-Heinemann. 1. siječnja 2005. p 34-35
[3] Quintino L, Costa A, Miranda R, et al. Zavarivanje vlaknastim laserima velike snage - Preliminarna studija. Mater Des. 2007;28(4):1231-1237.
[4] Casalino G. Proučavanje kontrole povratne sprege laserskog zavarivanja kvantitativnom infracrvenom termografijom: Vrijeme interakcije i metoda nultog reda za kontrolu prodiranja zavara; analitičko modeliranje infracrvenog zračenja emitiranog iz laserske zavarene kupke. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.
[5] Norman P, Karlsson L, Kaplan AFH. Izvedba zamora i način kvara laserskih točkastih zavara. Inženjerska analiza kvarova. 1. ožujka 2013.; 28:345-57.
[6] Chen G, Liu L, Dunne D, et al. Lasersko zavarivanje lima od legure magnezija AZ31. J Mater Process Technol. 30. svibnja 2005.;166(1):30-6.
[7] Gao C, Hu L, Liu J, Ye X, Chen G. Način dobivanja različitog laserskog zavara Al-čelik bez grešaka. Optika i laserska tehnologija. 1. veljače 2015.; 66:21-6.
[8] Hu L, Gao C, Liu J, et al. Dijagnoza laserski ablirane plazme u stvarnom vremenu za precizno praćenje kvalitete laserskog zavarivanja. J Mater Process Technol. 1. listopada 2015.; 224:233-40.
[9] Norman P, Karlsson L, Kaplan AF. Prikaz: zavarivanje bakra na aluminij laserskim snopom, prikaz. Transakcije materijala. 1. srpnja 2013.;54(7):878-87.
[10] Peng Y, Chen D, Pan Z, et al. Mikrostrukture i procjena učinkovitosti različitih Al–Cu komponenti proizvedenih selektivnim laserskim taljenjem. Optika i laserska tehnologija. 1. veljače 2020.; 123: 105991.
[11] Tržište opreme za lasersko zavarivanje - rast, trendovi, utjecaj COVID-19 i prognoze|Mordor Intelligence [Internet]. Mordorska obavještajna služba. 2021. [citirano 19. siječnja 2023.]. Dostupno na: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market